海上风电机组导管架基础水下灌浆技术应用分析

摘 要：我国是一个资源消耗大国，对于电力资源需求极为庞大。在资源需求和环境保护的压力下，寻找电力资源的目光瞄向了风力发电。我国的海上风力资源充足，建立起了海上风电机组，进行风力发电已是一种必然趋势。在海上建立发电机组需要用到导管架基础水下灌浆技术，导管架基础需要能够承受风电机组设备的长期动力荷载，这就要求导管架基础灌浆具备高强度、高抗疲劳、高抗离析等性能。面对不同的海域情况，又要进行区别对待，我们因此对海上风电机组导管架基础水下灌浆技术进行研究分析。

关键词：海上风电机组；导管架基础；水下灌浆技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.152

0 引言

随着科技的不断发展，人们对于能源的需求也是越来越大。在使用水力、燃煤和核能发电的同时，风力发电也相对应用而生。我国的辽阔海域上风力资源充足，建立起海上发电机组，可以为沿海城市提供电能。海上风力发电机组建立在海上，基础形式大多为桩式基础，桩式基础又可以分为单桩基础，多桩导管架基础等形式。这些基础都建立在海水中，我们使用的是先进的水下灌浆技术，然而不同的海域条件还会对技术有不同的要求。一些复杂的海域条件，会导致水下灌浆难度提升，对海上风电机组基础的支撑结构安装起到不良影响。在这里我们对导管架基础水下灌浆技术进行研究。

1 导管架基础结构

导管架基础是一种应用较为广泛的海上风电机组，具有重量轻、地理条件适应性好和稳定性极佳等优点，在较深海域也可以广泛应用。导管架结构是一种钢制框架结构，主要分为过渡段和导管架基础。导管架基础一般分为先打桩导管架和后打桩导管架两种结构形式。先打桩导管架是在海底先做出固定模架，然后打入四根呈正方形分布的钢管桩，然后再进行整体吊装，之后进行水下灌浆，连接并固定钢管桩和导管架基础。另外的后打桩导管架则是在导管架的支腿底部安置桩靴，在导管架吊装结束后，钢管桩通过桩靴打入海底，在进行水下灌浆连接起来。

2 导管架基础水下灌浆材料

灌浆使用的灌浆材料可以是普通混凝土浆，也可以是高强灌浆料。但是为了追求更高的质量，海上风电机组导管架基础水下灌浆使用的高强灌浆料。高强灌浆料是一种具有收缩补偿性的水泥类灌浆，可以通过与水混合，从而形成质地均匀、可流动和容易泵送的灌浆料。高强灌浆料具有流动性大、抗离析性强、稳定性高、高最终强度、高抗疲劳和低水化热等优点，这些优点可以保证泵送时不会出现堵塞，浆体不会被冲散，可以进行长距离合和大强度的泵送。灌浆料的性能对于海上风电机组基础的使用寿命具有很大的影响。针对不同的使用条件，性能会出现对应的变化，使用时还需要进行相应的调整。

3 导管架基础及连接段水下灌浆技术

3.1 导管架基础灌浆

导管架基础因其分为先桩法导管架和后桩法导管架，灌浆方式也略有不同，在不同的连接段要采用不同的方法。导管架基础灌浆是为了将导管架基础与钢管桩更好的连接在一起，是导管架基础与钢管桩之间力传导的重要连接方式。导管架基础灌浆的灌浆连接的地方都在海底，不能做到短周期性的检查，这就要求施工质量更为高效，不过这个问题可以采取有效的防护措施来提高施工质量，相应的减少了检查的次数。

3.2 先桩法导管架连接段灌浆

先桩法导管架基础的灌浆管线和灌浆孔一般在导管架腿柱上，在外部的钢管桩和内部的导管架腿柱之间的环形空间中灌注灌浆料。导管架基础连接段灌浆还要尽量避免往复循环荷载造成开裂，在连接段的最底部往上到一半的弹性长度范围，弯矩影响不大，连接处最顶端往下到一半弹性长度范围，弯矩影响较大，剪力键最好不要布置在这个区域。

3.3 后樁法导管架连接段灌浆

后桩法导管架连接段里需要注意的是，最底部往上到一半的弹性长度范围，弯矩影响较大，连接处最顶端往下到一半弹性长度范围，弯矩影响较小。为了避免引起初始裂纹，剪力键最好不要布置在弯矩影响较大的区域。

4 结语

我国是一个人口众多的国家，资源消耗也是极为严重，在资源和环境的双重压力下，新型节能能源的使用已经越来越为人们所重视。风力发电作为一种环保的能源使用方式，在很多风力资源充足的国家已经有所建设，我国也建立起了风力发电机组，新疆的戈壁上可以看到发电机组的身影，在海上，也可以看到有发电机组的存在。海上发电机组需要从海底建立起基础，对发电机组起到支撑的作用。在海底建立起的发电机组基础多为导管组基础，导管组基础通过水下灌浆技术，将导管架基础和钢管桩连接起来，为发电机组提供了稳固的支撑作用。导管架水下灌浆的质量直接影响着导管架的整体性能，对于施工技术要求非常严格。导管架水下灌浆技术具有灌浆质量较好，施工较为快捷等优点，在海域较深的区域中的基础建设具有较为广泛的应用。

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作者简介：冯勇（1978-），男，江苏南通人，大专，工程师，研究方向：建筑工程。endprint